導入

前の章では、安静時に液体によって発揮された力の正確な数学的状況を容易に得ることができることが示されました。これは、静水圧のみが単純な圧力力のみが関与しているためです。動いている液体が考慮されると、分析の問題が一度にはるかに困難になります。粒子速度の大きさと方向を考慮に入れるだけでなく、粘度の複雑な影響もあり、移動する流体粒子と含有境界の間にせん断または摩擦応力を引き起こします。流体体の異なる要素間で可能な相対運動は、流れの条件に応じて、圧力とせん断応力をポイントから別のポイントに大きく変化させます。流れ現象に関連する複雑さのために、正確な数学的分析は少数でのみ可能であり、工学の観点からは、実用的なケースのいくつかから可能です。したがって、実験のいずれかによってフローの問題を解決するか、理論的解を取得するのに十分な仮定を単純化することにより、それは必要です。 2つのアプローチは相互に排他的ではありません。なぜなら、メカニズムの基本法則は常に有効であり、いくつかの重要なケースで部分的に理論的な方法を採用できるようにするからです。また、単純化された分析に起因する真の条件からの偏差の程度を実験的に確認することが重要です。

最も一般的な単純化された仮定は、液体が理想的または完全であるため、複雑な粘性効果を排除することです。これは、Stokes、Rayleigh、Rankine、Kelvin、Lambなどの著名な学者から注目を集めた応用数学の分野である古典的な流体力学の基礎です。古典理論には深刻な固有の制限がありますが、水は粘度が比較的低いため、多くの状況で実際の液体として動作します。このため、古典的な流体力学は、流体運動の特性の研究の最も価値のある背景と見なされる場合があります。この章は、流体運動の基本的なダイナミクスに関係しており、土木工学の油圧で遭遇するより具体的な問題を扱う後続の章の基本的な紹介として機能します。流体運動の3つの重要な基本方程式、すなわち、連続性、ベルヌーイ、および運動量方程式が導出され、その有意性が説明されています。その後、古典理論の限界が考慮され、実際の流体の挙動が記載されています。

フローの種類

さまざまなタイプの流体運動は、次のように分類できます。

1.乱流と層流

2.操作と非回避

3.頑丈で不安定な

4.均一で不均一な。